[发明专利]一种六氟磷酸锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种六氟磷酸锂的制备方法，特别是涉及作为锂离子二次电池电解液的电解质的六氟磷酸锂的制备方法。

背景技术

锂离子二次电池的电解液主要含有有机溶剂和电解质，所采用的电解质必须导电率高、化学及电化学稳定性好，可使用的温度范围宽、安全性好。而六氟磷酸锂则是锂离子二次电池电解液常用的电解质。

当锂离子二次电池被充电时，锂离子进入并附着在阴极的空穴处；而锂离子二次电池被放电时，附着在阴极上的锂离子重新回到阳极。在这种情况下，锂离子通过电解液运动。因此，为了保证电池的性能，例如使用寿命，需要对电解液中电解质的纯度进行严格的限制。目前，因为制备六氟磷酸锂(LiPF₆)的生产环节多、工艺复杂、设备要求很高，所以导致生产成本居高不下。

六氟磷酸锂的原材料氟化锂主要由氯化锂或氢氧化锂与氟源氢氟酸制得，由于氟化锂易与氢氟酸反应生成不稳定的氟化氢锂(LiHF₂)、氟化锂易与氢氧化锂反应生成LiF·LiOH复盐，使得上述方法制得的氟化锂纯度低、产率低。另外，上述方法对原料氯化锂或氢氧化锂以及氢氟酸的纯度要求很高，只有纯度高于99％的上述原料才能制得纯度高于99.9％的氟化锂，所得产品才能用做锂离子二次电池的电解质。而且由于氢氟酸对设备产生严重的腐蚀，使得设备使用寿命短，从而导致生产成本提高。

CN1263047A公开了一种六氟磷酸锂的制备方法，该方法包括采用五氯化磷、氯化锂和氢氟酸作为原料，该方法包括下列步骤：通过用F₂气体处理氢氟酸而从氰氟酸中除去水分形成无水氢氟酸，使五氯化磷与上述无水氢氟酸反应制备五氟化磷，和使五氟化磷与氯化锂和上述无水氢氟酸反应，制备六氟磷酸锂，其中，该反应还包括使反应系统与F₂气体接触。该方法的缺点是，需要向反应体系中通入高纯氟气保护，来防止固态原料中所含水分以及反应期间引入的其它水分造成氟氧化磷酸锂副产物的生成，以确保所制备的六氟磷酸锂的纯度，但高纯氟气不易制得，价格昂贵，且安全稳定性差。

CN1339401A公开了一种六氟磷酸锂的制备方法，该方法用无水氢氟酸、五氯化磷和氟化锂为原料，其中，A、五氯化磷与无水氢氟酸反应生成五氟化磷和氯化氢；B、生成的五氟化磷与溶解在无水氢氟酸或返回母液中的氟化锂在搅拌条件下进行反应，并在-40至-20℃结晶，过滤、真空干燥，得到六氟磷酸锂。该方法的缺点为，五氯化磷与无水氢氟酸反应较困难，六氟磷酸锂的收率低。

CN1433960A公开了一种六氟磷酸锂的制备方法，该方法包括以下工序：(1)在电解脱水装置中使无水氟化氢脱水；(2)将干燥的固体氟化锂和气态五氟化磷为原料，以无水氟化氢为溶剂，在0-20℃下制备六氟磷酸锂；(3)在-20℃至10℃的温度下低温重结晶，结晶过滤，用无水氟化氢洗涤并过滤，制得六氟磷酸锂结晶颗粒，接着进行气流干燥和真空强化干燥。该方法采用无水氟化氢作为溶剂，在低温下制备六氟磷酸锂，无水氟化氢具有很强的毒性，且对设备有很强的腐蚀性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中所采用的溶剂毒性大、且对设备有很强的腐蚀性的缺陷，提供一种采用无毒无害、且对设备无腐蚀性的溶剂制备六氟磷酸锂的方法。

本发明提供了一种六氟磷酸锂的制备方法，该方法包括将干燥的固体氟化锂与磷源在溶剂的存在下接触反应，其中，所述溶剂为对固体氟化锂和磷源难溶而对六氟磷酸锂易溶的有机溶剂。

采用本发明的制备方法在制备六氟磷酸锂的过程中无毒无害、且对设备没有腐蚀性。并且本发明优选的实施方式中，在惰性气体保护下制备六氟磷酸锂，防止空气中的水分进入六氟磷酸锂产品中，使产品的收率可达到94％以上，并且纯度可达到99.9％以上。

具体实施方式

本发明提供的六氟磷酸锂的制备方法，包括将干燥的固体氟化锂与磷源在溶剂的存在下接触反应，其中，所述溶剂为对固体氟化锂和磷源难溶而对六氟磷酸锂易溶的有机溶剂。

根据本发明提供的制备方法，所采用的有机溶剂是使固体的氟化锂与磷源不溶的各种有机溶剂，例如乙腈、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯中的一种或几种。